Principios químicos asociados a la lixiviación.

Principios químicos asociados a la lixiviación.

En los procesos hidrometalúrgicos se realizan reacciones químicas para extraer, purificar y recuperar minerales y metales en sistemas acuosos. La mayoría de los diagramas de flujo que describen los procesos de extracción de oro utilizan técnicas de lixiviación, purificación y concentración de soluciones, en la recuperación del oro. Dependiendo del tipo de mineral, se utilizan métodos de pretratamiento, tanto físicos como químicos. Entre los físicos se tiene la molienda, la alta presión y la calcinación. En los químicos se tiene la cloración, la oxidación química y la oxidación biológica.
Las dos consideraciones principales en los procesos hidrometalúrgicos son la medida de la espontaneidad de la reacción, mediada a través de la energía libre de Gibbs y la velocidad de reacción. El primero depende de las propiedades termodinámicas del sistema químico, que determinan la fuerza impulsora de la reacción general. La cinética de reacción, depende de una combinación de factores físicos, químicos y de transporte de masa, que se pueden controlar en cierta medida mediante la selección adecuada del proceso y el diseño de la planta.
Las reacciones químicas más importantes en la extracción de oro son aquellas que involucran la estructura electrónica del oro y de otros metales de valor, como, por ejemplo, metales del grupo de plata o platino, y reacciones secundarias que involucran minerales de la ganga. Estas reacciones secundarias pueden dar como resultado un mayor consumo de reactivos, la disolución de especies que pueden afectar negativamente los procesos posteriores, por ejemplo, cobre, mercurio, entre otros, y la precipitación de especies en la solución, todo lo cual puede afectar la eficiencia general de extracción de oro. Ocurren varios tipos de reacción química, resumidos en la figura 1.
Los procesos de extracción hidrometalúrgica son complejos debido a la diversidad de especies presentes en los minerales y en las soluciones de proceso resultantes. En consecuencia, los principios generales, como la química, la termodinámica y la cinética, generalmente proporcionan solo una aproximación de las condiciones de reacción reales. Sin embargo, estos temas son esenciales para la comprensión de la química de extracción de oro. Los principios de los procesos hidrometalúrgicos relevantes para la extracción de oro se presentan en este capítulo, en capítulos posteriores que cubren cada tema hidrometalúrgico importante.
El oro es muy estable, como lo indica su falta de reactividad en el aire y en la mayoría de las soluciones acuosas, incluidos los ácidos fuertes. El oro solo se disuelve en soluciones oxidantes que contienen ciertos ligandos complejantes, por ejemplo, cianuro, haluros, tiosulfato, tiourea y tiocianato. Este comportamiento único permite que el oro se extraiga de manera muy selectiva de los minerales, una necesidad ya que los minerales donde está presente el oro está presente en bajo contenido.
El oro se clasifica, con cobre y plata, en el grupo IB de la tabla periódica. A pesar de la similitud de estos metales en la estructura electrónica y el potencial de ionización, el trabajo que debe hacerse para eliminar un electrón de un átomo, existen muchas diferencias importantes entre ellos en su química redox. Gran parte de la química del oro y sus compuestos, especialmente su comportamiento en solución acuosa, puede estar relacionada con su electronegatividad relativamente alta, es decir, la tendencia a atraer electrones del último nivel. Los compuestos de oro y las especies en solución existen casi exclusivamente en los estados de oxidación Au+1 y Au+3. Se han identificado varias especies de oro como Au-1 y Au+2 en la solución, pero estas suelen ser transitorias y solo tienen interés académico. En hidrometalurgia se tiene presente y todos los procesos se basan en el oro como catión monovalente (auroso).

Figura 1. Reacciones químicas que participan en el proceso de lixiviación del oro (Yannopoulos, 1991) Modificada.


La mayoría del oro presente en la naturaleza se encuentra como metal nativo, como Au0 y casi todo está presente con varias cantidades de plata, pero no con cobre. Se encuentra presente en forma elemental con ciertos minerales, y los más comunes son pirita, galena, zincblenda, arsenopirita, estibnita, pirrotita y calcopirita. Varios minerales de selenio y magnetita también pueden estar presentes. El oro, igualmente puede estar presente en forma iónica, aunque en muy pocas cantidades formando compuestos con el teluro, y forma dos minerales principales: calaverita (AuTe2) y silvanita (Ag,Au)Te2. En estos minerales el oro está presente como Au+ y Au+3. Esto se evidencia por las distancias de enlace, que dentro de la estructura cristalina las distancias Au-Te muestran una coordinación lineal para Au+ y cuadrada para Au+3 de los átomos de oro. El desconocimiento de este sencillo hecho, hace que a los teluros sean considerados como minerales refractarios, por el hecho de no responder al proceso de lixiviación como lo hace el Au0.
La termodinámica predice que ni los cationes Au+ (aurosos) ni los Au+3 (áuricos) son estables en solución acuosa, sino que serán reducidos por el agua a oro metálico. Para estabilizar estos iones en soluciones acuosas, es necesario introducir un ligando complejante y se emplee un agente oxidante adecuado, ya que no ocurre reacción a menos que ambos estén presentes en la solución. Por ejemplo, el oro no se disuelve en ácido nítrico, un agente oxidante, o ácido clorhídrico, un ligando complejante, sino que se disuelve fácilmente en una mezcla de los dos, presentes en el agua regia. Ya sean sólidos, en solución o en estado gaseoso, los compuestos de oro están invariablemente unidos covalentemente y, con mucho, la mayoría son complejos.
Un vistazo a cualquier texto de química muestra que hay una gran cantidad de complejos de oro con una amplia gama de estabilidades. Se pueden hacer generalizaciones para mostrar que las propiedades de estos complejos varían sistemáticamente. Estos permiten racionalizar muchas de las características termodinámicas conocidas de los complejos de oro, y proporcionan alguna base para la predicción de su comportamiento.



Raúl D. Zapata Hernández
Raúl D. Zapata Hernández

Doctor en Ciencia del Suelo e Investigador con más de 40 años experiencia académica como Profesor en la Escuela de Geociencias, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, Medellín, en la Universidad de Antioquia, Medellín y de la Universidad de Oriente, Maturín, Venezuela e investigador visitante de la Universidad de Valencia, Centro de Investigaciones sobre Desertificación CIDE, España. Fue Director Escuela de Geociencias, Facultad de Ciencias Universidad Nacional de Colombia, Medellín. Coordinador Postgrado Geomorfología y Suelos, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia. Coordinador CALS (Control Analítico de Laboratorio de Suelos).

Ha desempeñado los cargos de Director Postgrado Geomorfología y Suelos, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia. Asistente Técnico del Laboratorio de Suelos. Escuela de Geociencias, Facultad de Ciencias. Presidente Sociedad Colombiana de la Ciencia del Suelo durante dos periodos (1998-1999 y 1999-2000).
Ha publicado alrededor de 25 trabajos en revistas nacionales e internacionales sobre temas de química y fertilidad de suelos. Ha Dirigido 23 tesis de pregrado en Ingeniería Agronómica y Química, 3 tesis de maestría en Ciencias Ambientales y 4 tesis de doctorado en Ciencia del suelo.
Libros publicados, Química de la Acidez del Suelo, Química de los procesos pedogenéticos, Análisis químico de suelos y plantas para evaluar su fertilidad, Los procesos químicos del suelo, El Compost, química, física, biología y aplicación al suelo, Química de la Acidez del Suelo y del ambiente, la química de la fertirrigación.

Colabora asiduamente con entidades públicas y privadas en materia de suelos. Sus temas de investigación son: química de lixiviación del oro, flotación y electrodeposición, desertificación, Fisicoquímica de suelos, Materia orgánica y Fertilidad de suelos y nutrición de plantas.
Ahora también se dedica a la divulgación científica.

Sobre mi
Oro Sostenible Lab by Nanotecol

Hola soy Raúl Zapata, Doctor en Ciencia del Suelo e Investigador con más de 40 años experiencia académica como profesor. Me he desempeñado como Director Postgrado Geomorfología y Suelos, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia.  Coordinador Postgrado Geomorfología y Suelos, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia. Coordinador CALS (Control Analítico de Laboratorio de Suelos). Presidente Sociedad Colombiana de la Ciencia del Suelo.

Mis temas de investigación son: química de lixiviación del oro, flotación y  electrodeposición, desertificación, Fisicoquímica de suelos, Materia orgánica y Fertilidad de suelos y nutrición de plantas.

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